JP2500912B2

JP2500912B2 - 電子写真装置

Info

Publication number: JP2500912B2
Application number: JP5161067A
Authority: JP
Inventors: 肇山本; 浩寺田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPH06161258A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタやファクシミ
リ等に応用できる電子写真装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からの電子写真現像法としては、カ
スケード現像法、タッチダウン現像法、ジャンピング現
像法などがある。そのなかで、感光体に直接現像剤を振
りかける現像法として米国特許３１０５７７０に示され
るカスケード現像法が知られている。カスケード現像法
は、電子写真法初の実用複写機に用いられた現像法であ
る。

【０００３】このカスケード現像法を改良した現像法と
して、図２に示すように、固定磁石を内包する静電潜像
保持体を用い、静電潜像を形成した静電潜像保持体に現
像剤を振りかけ磁気的に付着させ、電極ローラ部まで担
持搬送し、電極ローラに交流バイアスを印加し、静電潜
像保持体の非画像部トナーを静電力と磁力によって除去
する構成である。すなわち、本発明はカスケード現像法
に、静電潜像保持体内部に磁石を設置、電極に交流電圧
印加、という２点の改良を加え、より小型化・高性能化
したものである。本発明では、最初にトナーが静電潜像
保持体に振りかけられたときに現像はほとんど終了して
いる。電極ローラ部はトナーを現像剤溜め内で循環させ
ると同時に、静電潜像の非画像部のトナーを回収してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの電子写真装
置では、静電潜像保持体に多量のトナーを振りかける構
成のために、しばしば、静電潜像保持体の両端部がトナ
ーで汚れるという問題点が発生した。

【０００５】本発明の目的は上記問題点に鑑み、構成が
簡単でしかも装置内にトナーの汚染の発生しない電子写
真装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、固定磁石を内包し移動する静電潜像保
持体と、前記静電潜像保持体を帯電する帯電器と、前記
静電潜像保持体表面に磁性現像剤を磁気的に吸引付着さ
せる現像剤溜めと、前記静電潜像保持体と間隙を介して
設置され前記現像剤と対向し、静電潜像を交流電圧を印
加し反転現像する電極ローラと、で構成された電子写真
装置であって、前記帯電装置による前記静電潜像保持体
の帯電幅が前記磁石の着磁幅よりも広いことを特徴とす
る電子写真装置である。

【０００７】また本発明は、固定磁石Ａを内包し移動す
る静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体を帯電する帯
電器と、前記静電潜像保持体表面に磁性現像剤を磁気的
に吸引付着させる現像剤溜めと、前記静電潜像保持体と
間隙を介して設置され前記現像剤と対向し、内部に固定
された磁石Ｂを有し静電潜像を交流電圧を印加し反転現
像する電極ローラと、で構成された電子写真装置であっ
て、前記固定磁石Ａの着磁幅が前記磁石Ｂの着磁幅より
も狭いことを特徴とする電子写真装置である。

【０００８】

【作用】本発明の作用を図１を用いて説明する。この図
は固定した磁石を内包した静電潜像保持体の断面図であ
る。この装置では、１は表面に有機感光体材料を塗布し
たアルミ製の感光体ドラム、２はこの感光体ドラム１の
内部に設けられた固定の回転しない磁石、３は感光体ド
ラムの軸心、４は磁石２のエッジ部から発する磁力線、
５は感光体１の表面に磁力で引き付けられた磁性現像
剤、６はその現像剤の付着幅、７は帯電器（図示せず）
によって帯電された感光体の帯電幅、８は磁石２の着磁
幅である。このトナー汚染を引き起こした装置では、感
光体の帯電器の幅と感光体内部の磁石の着磁幅は同じ長
さであった。このとき、感光体内部の磁石エッジ部から
発する磁力線４は、図示したようにエッジ外側に回り込
む。そのため、この磁力線に沿って感光体表面に付着す
る現像剤付着幅６が帯電幅７より広くなり、その部分の
トナーが感光体の未帯電領域に現像付着することがわか
った。本発明は、静電潜像保持体内部の磁石幅を静電潜
像保持体帯電部の幅より狭くしたことによって、静電潜
像保持体両端部への不要なトナー付着を防止し、装置内
のトナー汚染を防止するものである。

【０００９】また同様に、感光体内部の磁石の着磁幅よ
り電極ローラ内部の磁石の着磁幅を広くすると、感光体
上の磁性現像剤を全幅にわたって電極ローラに回収する
ことができるようになり、エッジ部が汚れることがな
い。

【００１０】本発明に用いる帯電装置としては、一般に
用いられるコロナ帯電器、さらにはグリッド電極を有す
るスコロトロン帯電器が用いられる。また、弾性ゴム材
料等で構成されたローラ帯電器、導電性のファーブラシ
帯電器等の通常電子写真装置に用いられる帯電装置であ
ればいかなる種類のものであってもよい。その帯電幅
は、プリントする最大用紙幅より大きれば良く、例えば
Ａ４紙（幅２１０ｍｍ）であれば２２０ｍｍ程度あれば
よい。その範囲は片側でおおよそ３ｍｍ以上記録幅より
大きければ実用上十分である。

【００１１】本発明は、磁石を内包する静電潜像保持体
を用いる。この磁石は回転せず静電潜像保持体のみが回
転する。このとき、磁石と静電潜像保持体を同軸に支え
ると、静電潜像保持体を駆動する機構が簡略化でき、し
かも磁極位置の調整が容易にできるという利点がある。
本発明に用いる静電潜像保持体内部磁石の最大磁束密度
は、静電潜像保持体表面において３００ガウス以上が必
要で、望ましくは５００〜１２００ガウスである。３０
０ガウス以下になると磁力の効果がうすれ、画像の均一
性がなくなったり、電極ローラとの間でトナーがつまり
やすくなる。さらに、現像剤の搬送性の向上と、現像時
のトナーの運動性を向上させるためには、静電潜像保持
体内部の磁石の磁極位置を、静電潜像保持体と電極ロー
ラとの最近接位置あるいはそれよりも上流側の位置に設
定することが好ましい。この角度θは０゜〜３０゜の範
囲が良い。なお、この磁極角度の範囲は、感光体ドラム
の直径が３０ｍｍの場合を想定したものであって、例え
ば感光体の径が大きな場合には、この値が小さくなるの
は当然のことである。本発明に用いる静電潜像保持体内
部の固定の磁石の着磁幅は、プリントする用紙の最大印
字幅と同じかあるいは少し大きれば良く、例えばＡ４紙
（幅２１０ｍｍ）で印字幅が２００ｍｍであれば２１０
ｍｍ程度あればよい。このとき前述の帯電幅より幅が狭
くなければならない。その帯電幅より小さめの範囲は片
側でおおよそ３ｍｍ以上小さければ実用上十分である。

【００１２】本発明に使用する静電潜像保持体には、酸
化亜鉛、セレン、硫化カドミウム、アモルファスシリコ
ン、さらにフタロシアニンやアゾ顔料を用いた有機感光
体等を用いることができる。また通常の静電記録紙等で
あっても良いことは言うまでもない。なお静電潜像保持
体の表面は、現像剤層の形成を促進するためにサンドブ
ラスト等で粗面化してもよい。

【００１３】本発明には、静電潜像保持体表面に対し開
口部を有する現像剤溜めを用いる。現像剤は現像剤溜め
から直接静電潜像保持体に接触する構成であり、現像剤
は帯電しているか否かに関わらず静電潜像保持体に磁気
的に吸着される。この現像剤溜めの静電潜像保持体に対
向する開口部の静電潜像保持体移動方向の幅は５ｍｍ以
上必要で、望ましくは１０〜１５ｍｍである。

【００１４】本発明に用いる磁性現像剤は絶縁性１成分
トナーが好ましい。１成分トナーを用いると装置構成が
簡略化できる。本発明に用いる１成分トナーは、マグネ
タイトやフェライトの粉末を帯電制御剤と共にスチレン
樹脂やアクリル樹脂などのバインダ樹脂に分散し粉砕後
分級したものである。このトナーは噴霧乾燥によって得
られる粉体でも良いし、またパール重合法等で化学的に
得られる粉体であっても良い。用いるトナーの平均粒径
は１５μｍ以下が望ましいが、１２μｍ以下にするとさ
らにシャープな画像が得られる。

【００１５】本発明には、トナーと磁性キャリアよりな
る２成分現像剤を用いることができる。本発明に用いる
トナーは、カーボンブラックやフタロシアニンなどの着
色顔料を、アクリル樹脂やポリエステル樹脂などのバイ
ンダ樹脂に分散し粉砕後分級したものである。このトナ
ーは噴霧乾燥によって得られる粉体でもよいし、またパ
ール重合法や乳化重合法等で化学的に得られる粉体であ
っても良い。さらにトナー粒子はそのままキャリアに混
合しても良いし、トナーの表面にシリカ微粒子やフッ素
樹脂微粉末を付着させたものであっても良い。用いるト
ナーの平均粒径は１５μｍ以下が望ましいが、１２μｍ
以下にするとさらにシャープな画像が得られる。

【００１６】本発明に用いるキャリアは、鉄粉やフェラ
イト粉などの磁性体、あるいはそれらの表面を樹脂コー
トした粉体、フェライト粉やマグネタイトなどの微粉末
を３０〜８０％程度の割合で、スチレン樹脂、エポキシ
樹脂、スチレンアクリル樹脂等に分散混合し粉砕分級し
た磁性粉などが用いられる。キャリアの平均粒径は３０
０μｍ以下が好ましいが、特に１５０μｍ以下にすると
トナーを均一に帯電することができる。

【００１７】電極ローラと静電潜像保持体との距離は、
１成分トナーを用いた場合には１００μｍ〜７００μｍ
程度、２成分現像剤を用いた場合には４００μｍ〜２ｍ
ｍ程度離して設置される。

【００１８】電極ローラの材質は導電性であればよい。
現像剤の流動性が悪いときには、電極ローラを磁性体に
すると、静電潜像保持体内部の磁石からの磁力線が電極
ローラにまで到達し、その結果現像剤の搬送性が向上す
る。この様な材料として、例えば軟鉄、磁性のステンレ
ススチールあるいはニッケル等がある。電極ローラの表
面は、研磨されたものでもよく、またサンドブラスト加
工等により表面に凹凸をつけたもの、または溝を彫った
ものでもよい。

【００１９】電極ローラは内部に固定された磁石を有す
る非磁性ローラの構成であってもよい。例えば、非磁性
のステンレススチールあるいはアルミニウム等でできた
シリンダの中に磁石を挿入した構成がある。この電極ロ
ーラ内部の磁石の磁極は、静電潜像保持体内部の磁石の
磁極とは逆極性が好ましい。

【００２０】この電極ローラには、交流電圧を印加す
る。もちろんパルス波形や三角波であってもよく、静電
潜像保持体との間で実効的に交番電界がかかればよい。
この交流電圧の周波数は、像形成のプロセス速度によっ
て変わり、おおよそ５０Ｈｚから５０００Ｈｚの範囲で
あって、好ましくは３００から３０００Ｈｚの範囲が良
い。交流電圧の値は、ｚｅｒｏｔｏｐｅａｋの値
で、静電潜像保持体の帯電電位のおおよそ０．５から３
倍の値が良く、さらには０．５から２倍の値が好まし
い。交流電圧に重畳する直流電圧の値は、反転現像の場
合には静電潜像保持体の帯電電位と同等かあるいはそれ
より数１０％低い値に設定すれば、良好なネガポジ反転
画像が得られる。一方正規現像の場合には、静電潜像保
持体の背景部電位と同等かあるいはそれより数１０％高
い値に設定すれば、良好なポジ画像が得られる。

【００２１】静電潜像保持体上のかぶりを効率的に除去
するには、電極ローラの移動速度を速くすることが好ま
しい。一方、電極ローラの移動速度は遅いほど、静電潜
像保持体上のトナーをていねいに取り去ることができ
る。電極ローラの速度は、静電潜像保持体の移動速度の
０．３〜２．０倍の範囲がよい。

【００２２】この電極ローラに付着したトナーは、現像
剤溜め内に設けられたスクレーパによりかきとり、再び
トナーを現像剤溜め内に戻す。このスクレーパは、電極
ローラに影響を与えないようにするため電気的に絶縁さ
れていることが望ましい。そのため、例えばこのスクレ
ーパには、ポリエステルフィルムなどのプラスチックが
よい。このスクレーパには、ステンレススチールや燐青
銅板などを用いることもできるが、このときは、電極ロ
ーラに電気的に影響を与えないようにするため、電極ロ
ーラ以外には電気的に接触しないよう絶縁する必要があ
る。

【００２３】

【実施例】以下本発明の電子写真装置について、図面を
参照しながら説明する。

【００２４】具体的実施例１図２において、９はフタロシアニンをポリエステル系バ
インダ樹脂に分散した有機感光体ドラム、１０は感光体
９と同軸で固定された回転しない磁石で、１１は感光体
をマイナスに帯電するコロナ帯電器、１２は感光体の帯
電電位を制御するグリッド電極、１３は信号光、１４は
現像剤溜め、１５は磁性１成分現像剤、１６は感光体９
とギャップを開けて設定した非磁性の電極ローラ、１７
は電極ローラ１６の内部に設置された回転しない固定の
磁石、１８は電極ローラ１６に電圧を印加する交流高圧
電源、１９は電極ローラ上の現像剤をかきおとすポリエ
ステルフィルム製のスクレーパ、２０は感光体上のトナ
ー像を紙に転写する転写コロナ帯電器である。感光体９
表面での磁束密度は６００Ｇｓである。電極ローラ１６
表面での磁束密度は８００Ｇｓである。感光体内部の磁
力より電極ローラ内部の磁力の方を強くして搬送性を向
上させた。また図中に示す磁石２０の磁極角θは１５゜
に設定した。感光体９の直径は３０ｍｍで、周速６０ｍ
ｍ／ｓで図中の矢印方向に回転させ用いた。電極ローラ
１６の直径は１６ｍｍで、周速８０ｍｍ／ｓで感光体の
進行方向とは逆方向（図中の矢印方向）に回転させ用い
た。感光体９と電極ローラ１６とのギャップは３００μ
ｍに設定した。

【００２５】図２を用いて、Ａ４サイズの用紙を縦送り
にプリントする装置（印字幅２１０ｍｍ）について説明
する。帯電器１１による感光体９の帯電幅は２２０ｍ
ｍ、感光体９内部の磁石１０の着磁幅は２１０ｍｍに設
定した。このとき感光体９上のトナーの付着幅は２１６
ｍｍ程度であった。電極ローラ１６の内部に設置され
た磁石１７の着磁幅は２１４ｍｍにした。

【００２６】磁性１成分現像剤には粒径８μｍの微粒子
絶縁性磁性１成分トナーを用いた。磁性１成分トナーの
構成は、ポリエステル樹脂７０％、フェライト２５％、
カーボンブラック３％、オキシカルボン酸金属錯体２％
からなり、さらにコロイダルシリカを１％外添して用い
た（いずれも重量％）。

【００２７】感光体９をコロナ帯電器１１（印加電圧−
４．５ｋＶ、グリッド１２の電圧−５００Ｖ）で、−５
００Ｖに帯電させた。この感光体９にレーザ光１３を照
射し静電潜像を形成した。このとき感光体の露光電位は
−９０Ｖであった。この感光体９表面上に、トナー１５
を現像剤溜め１４内で磁力により付着させた。次に感光
体９を電極ローラ１６の前を通過させた。感光体９の未
帯電域の通過時には、電極ローラ１６には交流高圧電源
１８により、０Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ
（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周
波数１ｋＨｚ）を印加した。その後、−５００Ｖに帯電
し静電潜像が書き込まれた感光体９の通過時には、電極
ローラ１６には交流高圧電源１８により、−３５０Ｖの
直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツー・ピ
ーク１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数１ｋＨｚ）を印
加した。すると感光体９から電極ローラ１６に向かって
トナーが回収され、感光体９上には画像部のみにネガポ
ジ反転したトナー像が残った。矢印方向に回転する電極
ローラ１６に付着したトナーは、スクレーパ１９によっ
てかきとり、再び現像剤溜め１４内に戻し次の像形成に
用いた。こうして感光体９上に得られたトナー像を、紙
（図示せず）に、転写帯電器２０によって転写した後、
定着器（図示せず）により熱定着した。その結果、感光
体両端部の未帯電領域に現像剤が磁力で吸着されること
がないので、感光体の両側にトナーが帯状に付着するこ
ともなく、連続枚数プリントしても装置内がトナーで汚
染されることはなかった。

【００２８】なお上記の実施例は１成分磁性トナーを用
いたものであるが、本発明はキャリヤを用いた２成分磁
性現像剤でも同様に応用できるものである。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、構成が簡単で装置内に
トナーの汚染の発生しない電子写真装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明する説明図

【図２】本発明の実施例における電子写真装置の構成図

【符号の説明】

９感光体１０磁石１１コロナ帯電器１２グリッド電極１３レーザ露光１４現像剤溜め１５磁性現像剤１６電極ローラ１７磁石１８交流高圧電源１９スクレーパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 21/00 ３５０Ｇ０３Ｇ 21/00 ３５０

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固定磁石を内包し移動する静電潜像保持
体と、前記静電潜像保持体を帯電する帯電器と、前記静電潜像保持体表面の全面に磁性現像剤を磁気的に
吸引付着させる現像剤溜めと、前記静電潜像保持体と間隙を介して設置され前記現像剤
と対向し、静電潜像を交流電圧を印加して、前記静電潜
像保持体上の非画像部の磁性現像剤を除去して反転現像
する電極ローラと、で構成された電子写真装置であっ
て、前記帯電装置による前記静電潜像保持体の帯電幅が前記
磁石の着磁幅よりも広いことを特徴とする電子写真装
置。
【請求項２】固定磁石Ａを内包し移動する静電潜像保
持体と、前記静電潜像保持体を帯電する帯電器と、前記静電潜像保持体表面の全面に磁性現像剤を磁気的に
吸引付着させる現像剤溜めと、前記静電潜像保持体と間隙を介して設置され前記現像剤
と対向し、内部に磁石Ｂを有し静電潜像を交流電圧を印
加して、前記静電潜像保持体上の非画像部の磁性現像剤
を除去して反転現像する電極ローラと、で構成された電
子写真装置であって、前記固定磁石Ａの着磁幅が前記磁石Ｂの着磁幅よりも狭
いことを特徴とする電子写真装置。